海耳與黑子磁場

　　海耳與黑子磁場

　　美國天文學(xué)家海耳（1868—1938）1890年畢業(yè)于美國麻省理工學(xué)院，后任芝加哥大學(xué)天體物理學(xué)副教授。為了研究日面結(jié)構(gòu)，海耳設(shè)計(jì)了太陽單色光照相儀，這種儀器的特點(diǎn)是只允許太陽光譜中某種波段的光通過。1892年他成功地拍攝了太陽單色像。

　　為了深入開展研究太陽的工作，海耳迫切需要一架大型望遠(yuǎn)鏡，但他實(shí)在缺乏這方面的費(fèi)用。當(dāng)時(shí)一位名叫葉凱士的金融家在海耳游說下，贊助了這項(xiàng)開支。這位金融家為制造新望遠(yuǎn)鏡和建筑天文臺支付的款項(xiàng)總額，竟達(dá)到了34.9萬美元。天文臺即用他的名字命名──葉凱士天文臺。當(dāng)時(shí)一位望遠(yuǎn)鏡技師為海耳磨制了口徑達(dá)1米的透鏡，重達(dá)230千克。整個(gè)望遠(yuǎn)鏡子1896年安裝在葉凱士天文臺。迄今為止，它依然是世界上最大的折射望遠(yuǎn)鏡。

　　1908年，海耳用氫紅色光（波長為6563埃）拍得一張單色光太陽照片，發(fā)現(xiàn)照片上的黑子周圍有漩渦狀結(jié)構(gòu)。后來，他又幾次發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)海耳把它叫做“日面漩渦”。觀測發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)黑子群中一般有兩個(gè)主要黑子，按太陽自轉(zhuǎn)方向，在黑子群西部首先出現(xiàn)的稱為前導(dǎo)黑子，隨后出現(xiàn)的黑子稱為后隨黑子。這種漩渦現(xiàn)象在這樣一對黑子附近出現(xiàn)的時(shí)候，很像馬蹄形磁鐵附近的鐵屑分布情況。由此海耳推斷太陽黑子可能具有很強(qiáng)的磁場。

　　后來，海耳測得太陽黑子磁場強(qiáng)度約三四千高斯（地球磁場不足1高斯）。這是人類第一次測量到地球以外天體的磁場。

　　從那以后，天文臺開始對于黑子的磁場作經(jīng)常性的觀測。大量的觀測結(jié)果說明，每個(gè)黑子都具有磁場。像地球有磁北極和磁南極那樣，太陽黑子也有兩個(gè)極（N和S）。如果前導(dǎo)黑子是S極，后隨黑子就是N極。觀測表明，太陽南北半球的黑子群的前導(dǎo)黑子所帶的極性恰好相反。在一個(gè)太陽黑子周中，如果原來北半球的前導(dǎo)黑子是N極，過了約11年后，會改變?yōu)镾極。海耳于1919年指出，太陽活動的真正周期不是11年而是22年�，F(xiàn)在人們稱22年這個(gè)周期為太陽黑子的磁周期。

　　關(guān)于太陽磁場的起源，至今仍是一個(gè)未解之謎。

　　太陽磁場是非常復(fù)雜而又活躍的。通常在太陽上觀測到的是雙極磁場，但是也意外地發(fā)現(xiàn)有單極區(qū)。在太陽上談不上有很大數(shù)值的統(tǒng)一固定的磁場，這是因?yàn)樘�陽�?nèi)部和表層的物質(zhì)都在不斷地發(fā)生強(qiáng)烈的運(yùn)動，其中包括復(fù)雜的太陽磁場活動。“漩渦”狀的黑子磁場只是其中一種表面現(xiàn)象而已。